LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta là một đất nước nông nghiệp sử dụng công cụ thô sơ là chủ yếu. Nhưng hiện nay đất nước có phần thay đổi rõ rệt đó là máy móc dần thay thế các công cụ. Làm cho đất nước ta phát triển theo một hướng mới, đó là hướng công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. Máy móc dần thay thế sức lao động của con người, làm cho đời sống của con người được cải thiện và nâng cao. Nhu cầu sử dụng điện năng của các vùng nông thôn là một phụ tải rất lớn và không ngừng gia tăng khi máy móc đưa vào sản xuất nông nghiệp. Điện năng tiêu thụ ở nông thôn hiện nay không chỉ đơn thuần là thắp sáng và tưới tiêu mà điện năng còn được sử dụng nhiều để chế biến, bảo quản nông sản, xay sát, sửa chữa nông cụ… xu hướng phụ tải ngày càng tăng. Bất cứ một hệ thống điện nào cũng phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản như: mức độ tin cậy khi làm việc, chất lượng điện tốt, đảm bảo độ an toàn, tiết kiệm kinh tế. Ngoài ra còn phải dễ dàng vận hành và sửa chữa. Tuy không phải lúc nào lưới điện cũng hoạt động bình thường, nó luôn có sự cố, có thể là nguyên nhân chủ quan hay khách quan. Để tránh thiệt hại khi có sự cố lưới điện cần phải có các thiết bị tự động bảo vệ để ngắt mạng điện khỏi khu vực có sự cố. Các thiết bị bảo vệ ngày càng được hoàn thiện và đa dạng hơn. Thông thường các thiết bị bảo vệ là các khí cụ điện đóng cắt một cách tự động như công tắc, cầu chì, rơle. Hiện nay các dây chuyền tự động đang được sử dụng rộng rãi. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY TIỆN 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của máy tiện Mặc dù máy tiện chế biến gỗ đã được sử dụng từ thời Kinh Thánh, nhưng chiếc máy tiện gia công kim loại thực tế đầu tiên mới được Henry Maudslay phát minh vào năm 1800. Nó chỉ đơn giản là một máy công cụ giữ mẩu kim loại đang được gia công, vì vậy một công cụ cắt có thể gia công bề mặt theo đường mức mong muốn. Chiếc máy phay đầu tiên được vận hành theo cách thức tương tự như vậy, ngoại trừ công cụ cắt được đặt ở trục chính đang quay. Phôi được lắp trên bệ máy hay bàn làm việc và di chuyển theo công cụ cắt. Chiếc máy phay này do Eli Whitney phát minh năm 1818. Những chuyển động được sử dụng trong các công cụ máy được gọi là trục và đề cập đến 3 trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước ra sau) và “Z” (trên và dưới). Bàn làm việc cũng có thể được quay theo mặt ngang hay dọc, tạo ra trục chuyển động thứ tư. Một số máy còn có trục thứ năm, cho phép trục quay theo một góc. Ngày nay nhu cầu sản xuất và sửa chữa các chi tiết trong ngành cơ khí là rất lớn, vì vậy máy tiện được cải thiện và nâng cấp ngày càng hiệu quả. Máy tiện hiện nay có thể làm nhiều nhiệm vụ và nhiều chức năng với độ chính xác cao, thời gian ngắn, đáp ứng năng suất trong nghành công nghiệp nặng. Hình 1.1: Hình tổng quát về máy tiện - Cấu tạo: 1: Thân máy 2: Ụ trước (ụ đứng) 3: Trục chính 4: Bàn dao 5: Ụ sau( ụ động) Khi gia công tiện, chi tiết 1 (hình 1.2) được gá chặt trên trục chính và quay cùng trục chính. Chuyển động dịch dao 2 là chuyển động ăn dao. Chuyển động ăn dao có thể là ăn dao dọc nếu dao di chuyển dọc hoặc ăn dao ngang nếu dao di chyển ngang theo chi tiết Hình 1.2. Gia công trên máy tiện 1.1.2. Phụ tải truyền động máy tiện 1.1.2.1. Phụ tải truyền động chính Gia công tiện trên máy tiện đƣợc thực hiện với các chế độ cắt khác nhau đặc trưng với các thông số độ sâu cắt, lượng ăn dao, tốc độ cắt Tốc độ cắt phụ thuộc vào vật liệu dao, vật liệu phôi điều kiện làm mát.. để đảm bảo năng suất cao, sử dụng máy triệt để thì gia công không cần phải có tốc độ cắt tối ưu Khi tiện ngang đường kính chi tiết giảm dần. Nếu tốc độ quay trục chính không tải thì Đường kính chi tiết sẽ giảm kéo theo tốc độ cắt giảm. Vậy để duy trì tốc độ cắt tối ưu không đổi thì phải tăng tốc độ quay trục chính khi đƣờng kính chi tiết giảm Với máy tiện đứng để tiện chi tiết lớn nặng thì mâm cặp nằm ngang . Phụ tải truyền động chính sẽ bao gồm cả lực cắt và lực ma sát ở gờ trƣợt và hộp tốc độ. 1.1.2.2. Phụ tải truyền động ăn dao Phụ tải truyền động ăn dao của máy tiện không phụ thuộc vào tốc độ và đƣợc xác định bởi khối lượng bộ phận gá dao và lực ma sát khi bộ phận gá dao di chuyển 1.2 Khái niệm chung về máy tiện Máy tiện là một loại máy dùng để cắt gọt kim loại có chuyển động chính là dùng chuyển động quay tròn xung quanh tâm của phôi tạo ra tốc độ cắt và chuyển dộng chạy dao chính là chuyển động tịnh tiến gồm hai loại : chạy dao ngang (chạy theo hướng kính của chi tiết )và chạy dao dọc dọc theo hướng trục của chi tiết . Hình 1.3: Hình ảnh dao tiện đang ăn phôi kim loại Hình 1.4: Hình ảnh tiện thô, tạo hình trên máy tiện cnc Hình 1.5: Hình ảnh minh họa cho việc dao tiện ăn phôi Hình 1.6: Hình ảnh thực tế khi tiện Trong những phương pháp chế tạo chi tiết cho các lọai máy, cơ cấu, khí cụ, cũng như cho các sản phẩm khác, phương pháp cắt gọt được sử dụng rộng rãi nhất đó là phương pháp tiện, phay, bào, nguội, khoan, mài …Thực chất của phương pháp cắt gọt là tạo nên những bề mặt mới bằng các làm biến dạng, sau đó bớt đi những lớp kim lọai bề mặt để tạo thành phoi. Các chi tiết thường là trịn xoay như trục, Puli, bánh răng và các chi tiết khác, đều được gia công trên máy tiện, hình thức này được gọi là gia công tiện. Hình 1.7: Hình ảnh máy tiện chuyên dùng Hình 1.8: Hình ảnh máy tiện cơ Với các thiết bị đi kèm , máy tiện có thể sử dụng trong việc khoan , doa , vát mặt , miết , mài ...Máy tiện cơ được một người vận hành sử dụng một chi tiết hoặc 1 loại bộ phận đơn chiếc . Ngoài ra chúng cũng được sử dụng để sửa chữa máy , và bảo trì sản phẩm . 1.3 Công dụng và phạm vi ứng dụng Công dụng của máy tiện: Máy tiện dùng để gia công các chi tiết có dạng trụ trơn, dạng côn, dạng định hình, cắt ren, cắt đứt... Phạm vi ứng dụng: Máy tiện là máy công cụ được sử dụng phổ biến và rộng rãi trong các nhà máy cơ khí, các phân xương sửa chữa cơ khí của các xí nghiệp. Nó dùng để gia công các bề mặt tròn xoay (trong và ngoài), các mặt côn (trong và ngoài), phù hợp với sản xuất các loại hình đơn chiếc loại nhỏ thích hợp cho việc sửa chữa, chế tạo các chi tiết thay thế. Ngày nay máy tiện không ngừng được cải tiến để phù hợp với tiến bộ của khoa học kĩ thuật. Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay đơn giản, trên máy tiện ren vít vạn năng còn được gia công các bề mặt định hình phức tạp, gia công các lỗ khoan, khoét, doa, ta rô với độ chính xác cao. Uư điểm nổi bật là có thể khoan sâu các lỗ, tiện côn chi tiết có góc côn nhỏ, nếu dùng gá đặc biệt còn có thể tiện được các mặt elip, phay,... CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ VÀ LINH KIỆN CỦAMÁY TIỆN 1A660 2.1 Giới thiệu chung về động cơ điện không đồng bộ 3 pha 2.1.1 Khái quát chung về động cơ không đồng bộ 3 pha Trong quá trình khai thác và phục vụ nền kinh tế quốc dân không thể nói đến sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, các máy thực hiện sự biến đổi cơ năng thành diện năng hoặc ngược lại gọi là các loại máy điện. Các máy điện biến đổi cơ năng thành điện năng gọi là các loại máy phát điện và các máy biến đổi điên năng thành cơ năng gọi là động cơ, Các máy điện đều có tính thuận nghịch nghĩa là chúng biến đổi năng lượng thành 2 chiều, nếu đưa cơ năng vào phần quay của máy điện thì nó sẽ làm việc ở chế độ máy phát còn nếu đưa điện năng vào thì phần quay của máy điện sẽ sinh ra công cơ học. Máy điện là một hệ thông điện từ có mạch từ và mạch điện liên quan đến nhau, mạch từ gồm các bộ phận dẫn từ và khe hở không khí, mạch điện gồm 2 hoặc nhiều dây quấn có thể chuyển động tương đối với nhau cùng các bộ phận mang chúng. Máy điện dùng làm biến đổi năng lượng là phần tử quan trọng trong bất cứ thiết bị diện nào nó được sử dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và trong nghiên cứu… Sự biến đổi điện cơ, cơ điện dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, nguyên lý này cũng đặt cơ sở cho sự làm việc của các bộ phận biến đổi cảm ứng dùng để biến đổi điện năng với những giá trị thông số này (điện áp, dòng điện) thành điện năng với những giá trị thông số khác. 2.1.2 Ưu, nhược điểm và cách khắc phục của động cơ không đồng bộ ba pha Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản nên giá thành rẻ. - Vận hành dể dàng, bảo quản thuận tiện. - Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa. - Sản xuất với nhiều cấp điện áp khác nhau (từ 24 V đến 10 kV) nên rất thích nghi cho từng người sử dụng. Nhược điểm: - Hệ số công suất thấp gây tổn thất nhiều công suất phản kháng của lưới điện. - Không sử dụng được lúc non tải hoặc không tải. - Khó điều chỉnh tốc độ. - Đặc tính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định mức). - Momen mở máy nhỏ. Biện pháp khắc phục: - Hạn chế vận hành non tải. - Cải thiện đặc tính mở máy bằng cách điều chỉnh tốc độ (bằng cách thay đổi điện áp, thêm điện trở phụ vào mạch rôto hoặc nối cấp), hay dùng rôto có rãnh sâu, rôto lồng sóc kép để hạ dòng khởi động, đồng thời tăng momen mở máy. - Chế tạo rôto có khe hở thật nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa và nâng cao hệ số công suất. - Mặt dù có nhiều khuyết điểm nhưng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có những ưu điểm mà những động cơ khác không có được và quan trọng nhất là đơn giản, dể sử dụng, giá thành rẻ. Thực tế động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc được áp dụng rộng rãi, chiếm số lượng 90%, về công suất chiếm 55%. Hình 2.1: Động cơ KĐB 3 pha 2.1.3 Các phương pháp khởi động động cơ không đồng bộ 3 pha a. Phương pháp đồi đầu dây quấn Trong quá trình vận hành động cơ điện khi khởi động chúng ta cần quan tâm đến hai vấn đề: • Giảm thấp dòng điện khởi động(qua hệ thống dây dẫn chính vào dây quấn stato động cơ ) ngay thời điểm khởi động . • Phương pháp giảm thấp dòng điện khởi động thực chất là giảm thấp điện áp cung cấp vào động cơ tại thời điểm khởi động . Theo lý thuyết chúng ta có được quan hệ moment ( hay ngẫu lực) khởi động tỷ lệ thuận với bình phương giá trị điện áp hiệu dụng cấp vào động cơ,như vậy giảm giá trị dòng điện khởi động dẫn tới hậu quả giảm thấp giá trị của moment khởi động. Trong thực tế các biện pháp giảm dòng khởi động có thể chia làm hai dạng như sau: • Giảm điện áp nguồn cấp vào dây quấn stato bằng phương pháp : biến áp giảm áp ,hay lắp đặt các phần tử hạn áp(cầu phân áp)dùng điện trở hay điện cảm . • Sử dụng bộ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha,dùng linh kiện điện tử điều chỉnh thay đổi điện áp hiệu dụng nguồn áp 3 pha cấp vào động cơ .Hệ thống khởi động này được gọi là phương pháp khởi động mền (soft start) cho động cơ Các phương pháp ra dây trên stato của động cơ không đồng bộ 3 pha : • Động cơ 3 pha 6 đầu dây ra ( đấu vận hành theo một trong hai cấp điện áp nguồn 3 pha tương ứng so với sơ đồ đấu Y hay tam giác • Động cơ 3 pha 9 đầu dây ra (đấu vận hành theo một trong hai phương pháp: đấu Y nối tiếp – Y song song, tam giác nối tiếp -tam giác song song). • Động cơ 3 pha 12 đầu dây (đấu vận hành theo một trong bốn cấp điện áp nguồn 3 pha tương ứng với một trong sơ đồ đấu dây Y nối tiếp , Y song song, tam giác nối tiếp, tam giác song song). b. Giảm dòng khởi động dùng điện trở giảm áp cấp vào dây quấn - Một trong các biện pháp giảm áp là đấu nối tiếp điện trở Rmm với bộ dây quấn stator tại lúc khởi động tác dụng của Rmm trong trường hợp này là làm giảm áp đặt vào từng pha dây quấn stator. - Tương tự như phương pháp đổi sơ đồ đấu dây để giảm dòng khởi động phương pháp giảm áp cấp vào dây quấn stator cũng làm giảm moment mở máy. Do tính chất moment tỉ lệ bình phương điện áp cấp vào động cơ thường chúng ta chọn các cấp giảm áp:80%, 64%, 50% cho động cơ. Tương ứng với các cấp giảm áp này, moment mở máy chỉ khoảng 65%; 50% và 25% giá trị moment mở máy khi cấp nguồn trực tiếp bằng định mức vào dây quấn stator. c. Giảm dòng khởi động dùng điện cảm giảm áp cấp vào dây quấn - Trường hợp này để giảm áp cấp vào dây quấn stator tại lúc khởi động. Chúng ta đấu nối tiếp điện cảm ( có giá trị điện kháng ) Xmm với dây quấn stator. - Do tính chất moment tỉ lệ bình thường điện áp cấp vào động cơ, thường chúng ta chọn các cấp giảm áp: 80%, 64%, và 50% cho động cơ. Tương ứng với các cấp giảm áp này, moment mở máy chỉ còn khoảng 65%, 50%, và 25% giá trị moment mở máy khi cấp nguồn trực tiếp bằng đúng định mức vào dây quấn stator. d. Giảm dòng khởi động dùng máy biến áp tự ngẫu giảm áp Với các phương pháp giảm dòng mở máy dùng Rmm hay Xmm, dòng điện mở máy qua dây quấn cũng chính là dòng điện qua dây nguồn. Khi sử dụng biến áp giảm áp đặt vào dây quấn stator lúc khởi động, dòng điện mở máy qua dây quấn giảm thấp. Nhưng dòng điện này chỉ xuất hiện phía thứ cấp biến áp còn dòng điện qua dây nguồn chính là dòng qua sơ cấp biến áp. Với biến áp giảm áp, dòng điện phía sơ cấp sẽ có giá trị thấp hơn dòng điện phía thứ cấp. Tóm lại khi dùng máy biến áp giảm áp để giảm dòng khởi động, dòng điện mở máy qua dây nguồn sẽ thấp hơn dòng điện mở máy khi dùng phương pháp giảm dòng với Rmm hay Xmm. Khi dùng biến áp giảm áp để giảm dòng khởi động thời gian hoạt động của máy biến áp tồn tại rất ngắn, ta có thể sử dụng một trong các dạng biến áp tự ngẫu sau: • Biến áp tự ngẫu loại 3 pha 3 trụ. • Biến áp tự ngẫu 3 pha do. Tương tự trường hợp đã nêu trong các danh mục trên, máy biến áp giảm áp được bố trí nhiều cấp điện áp ra tương ứng với các mức 80%, 64% và 50% giá trị moment mở máy trực tiếp chỉ còn khoảng 65%, 50%, 25% giá trị moment mở máy trực tiếp (khi cấp nguồn trực tiếp bằng đúng định mức cấp vào stator ). 2.1.4 Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha. Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stato thì trong khe hở không khí suất hiện từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 là tần số lưới điện; p là số cặp cực; tốc độ từ trường quay ). Từ trường này quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn rotor có dòng điện I2 chạy qua. Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở. Dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ra moment. Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n của rotor. Trong những phạm vi tồc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau. Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ. Hệ số trượt s của máy : s = (n1-n)/n1 = (Ω1-Ω)/ Ω1 Như vậy khi n = n1 thì s = 0, còn khi n = 0 thì s = 1; khi n > n1, s < 0 và rotor quay ngược chiều từ trường quay n < 0 thì s > 1. Hình 2.2: Quá trình tạo moment của máy điện không đồng bộ. a) Rotor quay cùng chiều từ trường nhưng tốc độ n < n1 ( 0 < s < 1) Giả thuyết về chiều quay n1 của từ trường khe hở Φ và của rotor n như hình a. Theo quy tắc bàn tay phải, xác định được chiều sức điện động E2 và I2; theo quy tắc bàn tay trái, xác định được lực F và moment M. Ta thấy F cùng chiều quay của rotor, nghĩa là điện năng đưa tới stator, thông qua từ trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ trường quay n1, như vậy động cơ làm việc ở chế độ động cơ điện. b) Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n > n1 (s < 0). Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng bộ n > n1. Lúc đó chiều từ trường quay quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại, sức điện động và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều nên chiều của M cũng ngược chiều n1, nghĩa là ngược chiều với rotor, nên đó là moment hãm (hình b). Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điện, do động cơ sơ cấp kéo thành điện năng cung cấp cho luới điện, nghĩa là động cơ làm việc ở chế độ máy phát. c) Rotor quay ngược chiều từ trường n < 0 (s > 1). Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điện quay ngược chiều từ trường quay hình c, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ. Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại . Trường hợp này máy vừa lấy điện năng ở lưới điện vào, vừa lấy cơ năng từ động cơ sơ cấp. Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ. 2.1.5 Các đường đặc tính của động cơ không đồng bộ. Hình 2.3: Đặc tính làm việc của MK - Đặc tính tốc độ n = F(P2) - Theo công thức hệ số trượt ,ta có : n = n1(1-s) Trong đó : s = Pcu/Pdt. Khi động cơ không tải Pcu